文档介绍：班级___信工C班___ 组别______D______
姓名____李铃______ 学号_1111000048_
指导教师___刘丽峰___
【实验题目】_________静电场的描绘
【实验目的】
1、了解静电场模拟的依据;
2、学会用模拟法描绘静电场;
3、测绘静电场的等位线、电力线。
【实验仪器】
HLD-DZ-IV型静电场描绘仪(包括双层电极架、同步探针、稳压电源和数字电压表),2张16开白纸
【实验原理】
电场强度是矢量,而电位分布是标量,在测量上要简便些,但是直接测量静电场的电位分布是很困难的。因为静电场中无电流,而任何磁电式电表都需要有电流流过才能偏转,除非用静电式仪表测量;再则测量仪表本身总是导体或电介质,与其相连的探针是良导体,一旦把它们引人静电场中,原静电场将发生强烈改变。因此采用稳恒电流场模拟静电场,来研究、测量静电场的分布。
1. 用稳恒电流场模拟静电场
模拟法要求两个类比的物理现象遵从的物理规律具有相似的数学表达式。由电磁学理论可知,对一稳恒电流场有,对一静电场在无源区域内则有。
比较以上两个方程式可知, 两个场的物理量所遵从的物理规律具有相同的数学式。静电场中导体表面为等位面,而电流场中电极通常由良导体制成,同一电极上各点电位相等,所以两个场用电位表示的边界条件也相同,则两个场的解也相同(可能相差一个常数)。因而可以用稳恒电流场来模拟静电场,通过测量稳恒电流场的电位分布来求得所模拟静电场分布。这种利用几何形状和物理规律在形式上相似的,把不便于直接测量的量在相似条件下间接实现的方法为模拟法。

两无限长同轴圆柱和圆筒各带等量异号电荷,置于真空中, 是这对电极的中间有限部分,我们现在只研究这有限部分电极间的静电场。
由高斯定理可以推导出: (6-1)
式中U0为圆柱A的电位,Ur为距轴心r处的电位。推导中令UA = U0,UB = 0。
由(6-1)式可得出:
;
,等位线为一系列同心圆;
,而Ur与ln r为线性关系。

用恒流场模拟静电场进行测量,需要根据电极形状的不同制成不同的模拟模型,且模拟法的使用有一定条件限制:
、位置应与被模拟的静电场的带电体相同;
、薄的不良导体,并满足σ电极>>σ电介质;
。
实验中所用的不良导体可以是水、导电纸、导电玻璃等,本实验仪是用导电微晶作为导电介质,电极直接制作在导电微晶上面,在电极间加稳恒电压,则电极间的导电介质中便形成稳恒电流场。。由于电极的对称性,电流从内电极沿半径流向外电极,形成一簇同心圆的等位线,再根据电力线与等位线正交的特点,画出电力线,这样就可由等位线的间距、电力线的疏密和指向,将抽象的电场形象地反映出来,即测定了稳恒场的等位线就等于测出了相应静电场的等位面。
通常电场的分布是三维问题,但在特殊情况下,可以利用场的对称性,化简为二维问